Richtige Platzierung des Messgeräts: Amperemeter in Reihe, Voltmeter parallel
1 · Vorhersagen
Um den Strom und die Spannung eines Widerstands korrekt zu messen, muss ein Amperemeter in Reihe und ein Voltmeter parallel geschaltet werden. Wenn Sie die Messgeräte auf diese Weise einrichten, verhält sich die Schaltung dann genau so, als ob die Messgeräte nicht vorhanden wären?
- Nein – jede Platzierung des Messgeräts verändert die Schaltung etwas.
- Es hängt vom Wert des Widerstands ab.
- Ja – richtig platzierte ideale Messgeräte verändern den Strom oder die Spannung des Stromkreises überhaupt nicht.
2 · Aufbauen
- Öffnen Sie die Preset „Meter-korrekt“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Das Amperemeter liegt in Reihe mit R1; Das Voltmeter liegt parallel zu R1.
- Aktivieren Sie sowohl die Amperemeter- als auch die Voltmeter-Anzeige.
- Stellen Sie den Wert von R1 für jeden Versuch ein und notieren Sie den Messwert des Amperemeters.
3 · Daten sammeln
| Widerstand R1 (Ω) | Voltmeter zeigt V an (V) | Amperemeter-Anzeige I (A) |
|---|---|---|
| 50.00 | ||
| 100.00 | ||
| 200.00 |
Tragen Sie die Amperemeter-Anzeige I (y-Achse) gegen 1/R1 (x-Achse) für Ihre drei Versuche auf.
4 · Auswerten
- Berechnen Sie für einen Versuch I = E/R1 mit E = 9 V. Vergleichen Sie mit der Tabelle und bestätigen Sie, dass das Voltmeter unabhängig von R1 in jedem Versuch 9 V anzeigt.
- Erklären Sie anhand des 0 Ω des Amperemeters und des ∞ Ω des Voltmeters, warum Sie mit dieser Platzierung den tatsächlichen Strom und die tatsächliche Spannung des Widerstands ablesen können, ohne den Schaltkreis überhaupt zu stören.
5 · Vertiefen
- Sehen Sie sich das Experiment mit vertauschten Messgeräten an, um zu erfahren, was passiert, wenn die Platzierung von Amperemeter und Voltmeter versehentlich vertauscht wird. Sagen Sie vorher voraus, ob ein Austausch dazu führen würde, dass der Stromkreis null Strom, null Spannung oder etwas ganz anderes anzeigt.
- Moderne Digitalmultimeter kommen den idealen Amperemetern und Voltmetern sehr nahe (extrem niedriger bzw. extrem hoher Innenwiderstand). Warum könnte ein älteres, weniger präzises Messgerät einen Messwert anzeigen, der deutlich vom tatsächlichen Stromkreiswert abweicht?
Die Physik hinter diesem Experiment
Korrekte Platzierung des Messgeräts
Ein Amperemeter misst den Strom und muss daher Teil des Strompfads sein – in Reihe geschaltet. Ein Voltmeter misst die Spannungsdifferenz zwischen zwei Punkten. Daher muss es parallel an diese Punkte angeschlossen werden und darf nur einen vernachlässigbaren Eigenstrom aufnehmen.